2025年大学电气自动化（自动控制原理）试题及答案

2025年大学电气自动化（自动控制原理）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.反馈控制系统的基本组成包括A.控制器、被控对象、测量元件、比较元件B.控制器、被控对象、执行元件、测量元件C.控制器、被控对象、比较元件、执行元件D.控制器、被控对象、测量元件、比较元件、执行元件2.系统的传递函数取决于A.系统的结构和参数B.系统的输入信号C.系统的输出信号D.系统的初始条件3.二阶系统的阻尼比ζ的取值范围是A.ζ<0B.0<ζ<1C.ζ=1D.ζ>14.单位阶跃响应的稳态误差为零的系统是A.0型系统B.I型系统C.II型系统D.III型系统5.系统的稳定性与下列哪个因素有关A.系统的增益B.系统的相位裕度C.系统的开环传递函数D.以上都是6.超前校正装置的传递函数为A.Gc(s)=K(s+z1)/(s+p1)，z1>p1B.Gc(s)=K(s+z1)/(s+p1)，z1<p1C.Gc(s)=K(s-p1)/(s+z1)，z1>p1D.Gc(s)=K(s-p1)/(s+z1)，z1<p17.若系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)，则系统的型别为A.0型B.I型C.II型D.III型8.已知系统的传递函数为G(s)=10/(s+1)(s+2)，则系统的增益K为A.10B.5C.2D.19.系统的频率特性是A.系统对不同频率输入信号的响应特性B.系统对不同幅度输入信号的响应特性C.系统对不同相位输入信号的响应特性D.系统对不同功率输入信号的响应特性10.闭环控制系统的优点是A.精度高B.稳定性好C.抗干扰能力强D.以上都是第II卷（非选择题，共70分）（一）填空题（共10分，每题2分）1.自动控制系统是由______、______、______、______和______组成的一个有机整体。2.控制系统的性能指标主要有______、______、______和______。3.传递函数的定义是在______条件下，系统输出的______与输入的______之比。4.二阶系统的特征方程为______，其特征根为______。5.系统的稳定性是指系统在______作用下，能够______恢复到原来的平衡状态的能力。（二）简答题（共20分，每题5分）1.简述自动控制系统的基本工作原理。2.什么是系统的传递函数？它有什么特点？3.简述二阶系统的动态性能指标及其与阻尼比ζ的关系。4.如何判断系统的稳定性？（三）计算题（共30分，每题10分）1.已知系统的传递函数为G(s)=10/(s+1)(s+2)，求系统的单位阶跃响应。2.已知系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)，当K=10时，求系统的相位裕度和增益裕度，并判断系统的稳定性。3.已知系统的传递函数为G(s)=1/(s^2+2s+1)，设计一个超前校正装置，使系统的相位裕度达到50°左右。（四）分析题（共10分）材料：某控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)。问题：1.当K=5时，判断系统的稳定性。2.若要使系统稳定，K的取值范围是多少？（五）设计题（共10分）材料：要求设计一个控制系统，实现对温度的精确控制。已知被控对象的传递函数为Gp(s)=1/(s+5)，希望系统的上升时间tr≤1s，超调量σ%≤20%。问题：1.确定系统的闭环传递函数。2.设计合适的控制器，使系统满足性能要求。答案：第I卷1.D2.A3.B4.C5.D6.A7.B8.A9.A10.D第II卷（一）填空题1.控制器、被控对象、测量元件、比较元件、执行元件2.稳定性、准确性、快速性、平稳性3.零初始条件，拉氏变换，拉氏变换4.s^2+2ζωns+ωn^2=0，-ζωn±jωn√(1-ζ^2)5.扰动，自动（二）简答题1.自动控制系统的基本工作原理是通过测量被控量与给定值的偏差，利用控制器对偏差进行处理，产生控制信号，驱动执行元件，使被控量趋近于给定值。2.系统的传递函数是在零初始条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。特点：只与系统的结构和参数有关，与输入输出信号无关；可以方便地分析系统的性能。3.二阶系统的动态性能指标主要有上升时间tr、峰值时间tp、超调量σ%和调整时间ts。ζ越小，超调量越大，上升时间和峰值时间越小；ζ越大，超调量越小，上升时间和峰值时间越大。4.判断系统稳定性的方法有：劳斯判据、奈奎斯特判据、根轨迹法等。（三）计算题1.单位阶跃响应：先求系统的闭环传递函数，再拉氏反变换。2.相位裕度和增益裕度：先求开环频率特性，再计算相位裕度和增益裕度，根据判据判断稳定性。3.超前校正装置：先求未校正系统的相位裕度，再根据要求设计超前校正装置。（四）分析题1.用劳斯判据判断，列劳斯表